Разделы презентаций


Квантовая физика, микро- и нанотехнологии презентация, доклад

Содержание

Квантовая физика— раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Квантовая физика, микро- и нанотехнологии

Квантовая физика, микро- и нанотехнологии

Слайд 2Квантовая физика
— раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и

квантово-полевые системы и законы их движения.

Квантовая физика— раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.

Слайд 3Основные теории квантовой физики
квантовая механика
квантовая теория поля
Были созданы

в первой половине XX века многими учёными, среди которых Макс

Планк, Альберт Эйнштейн, Артур Комптон, Луи де Бройль, Нильс Бор, Эрвин Шрёдингер, Поль Дирак, Вольфганг Паули.
Основные теории квантовой физики квантовая механикаквантовая теория поля Были созданы в первой половине XX века многими учёными,

Слайд 4Планк Макс Карл Эрнст Людвиг

Планк Макс Карл Эрнст Людвиг

Слайд 5В 1905 году Альберт Эйнштейн развил идеи Макса Планка о

прерывистом испускании света и вывел уравнение, раскрывающее закономерности фотоэффекта.

А. Эйнштейн

показал, что все закономерности фотоэффекта можно объяснить тем, что свет поглощается отдельными порциями квантами.

Альберт Эйнштейн

В 1905 году Альберт Эйнштейн развил идеи Макса Планка о прерывистом испускании света и вывел уравнение, раскрывающее

Слайд 6Часть этой энергии, равная работе выхода 

, затрачивается на то, чтобы электрон мог покинуть тело.

Остаток энергии образует кинетическую энергию  Ee электрона, покинувшего вещество.
Соотношение называют уравнением Эйнштейна:

Часть этой энергии, равная работе выхода       , затрачивается на то, чтобы электрон

Слайд 7Опыт Резерфорда 1910 г.

Опыт Резерфорда 1910 г.

Слайд 8В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд предложил планетарную модель

атома.

В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома.

Слайд 9Однако модель атома Резерфорда не смогла объяснить, почему атом так

устойчив. Ведь, согласно законам классической физики, электрон, вращаясь на орбите,

движется с ускорением, следовательно, излучает электромагнитные волны и теряет энергию. В конце концов эта энергия должна иссякнуть, а электрон должен упасть на ядро. Если бы это было так, атом смог бы существовать всего лишь 10 -8 с.
Однако модель атома Резерфорда не смогла объяснить, почему атом так устойчив. Ведь, согласно законам классической физики, электрон,

Слайд 10В 1913г. датский физик Н. Бор предложил более совершенную модель

атома, дополнив идеи Э. Резерфорда новыми гипотезами.
Нильс Хе́нрик Дави́д Бор

В 1913г. датский физик Н. Бор предложил более совершенную модель атома, дополнив идеи Э. Резерфорда новыми гипотезами.Нильс

Слайд 11В современной трактовке:
1. Атом может находиться в ряде стационарных энергетических

состояний без излучения и поглощения энергии.
2. Излучение (поглощение) энергии происходит

при переходе атома из одного разрешенного состояния, в другое
3. На разрешенных состояниях момент количества движения электрона кратен целому числу

Постулаты Н. Бора :

В современной трактовке:1. Атом может находиться в ряде стационарных энергетических состояний без излучения и поглощения энергии.2. Излучение

Слайд 12Первый постулат позволил ответить на вопрос: почему электроны при движении

по круговым орбитам вокруг ядра не падают на него, т.е.

почему атом остается устойчивым образованием?
Второй постулат объяснил прерывность спектра излучения электрона. Квантовые постулаты Н. Бора означали отказ от классических физических представлений, которые до этого времени считались абсолютно истинными.

Первый постулат позволил ответить на вопрос: почему электроны при движении по круговым орбитам вокруг ядра не падают

Слайд 13Несмотря на быстрое признание, теория Н. Бора все же не

давала ответов на многие вопросы. В частности, ученым не удавалось

точно описать многоэлектронные атомы.
Несмотря на быстрое признание, теория Н. Бора все же не давала ответов на многие вопросы. В частности,

Слайд 14В 20-30-е гг. В. Гейзенберг и Луи де Бройль заложили

основы новой теории — квантовой механики.
Луи де Бройль
Ве́рнер Карл Ге́йзенберг 

В 20-30-е гг. В. Гейзенберг и Луи де Бройль заложили основы новой теории — квантовой механики.Луи де

Слайд 15В 1924 г. Луи де Бройль, исходя из единства материального

мира, выдвинул смелую гипотезу, что дуализм не является особенностью только

оптических явлений, а имеет универсальный характер:
частицы вещества также обладают волновыми свойствами.

В 1924 г. Луи де Бройль, исходя из единства материального мира, выдвинул смелую гипотезу, что дуализм не

Слайд 16Если фотон обладает энергией E = hν и импульсом p

= h/λ, то и частица (например, электрон), движущаяся с некоторой

скоростью, обладает волновыми свойствами, т.е. движение частицы можно рассматривать как движение волны.

Если фотон обладает энергией E = hν и импульсом p = h/λ, то и частица (например, электрон),

Слайд 17Луи де Бройль предположил, что для частиц справедливы те же самые

соотношения, что и для фотона: 




где  E  и  p – энергия и

импульс фотона, 
ν  и  λ  – частота и длина волны фотона,
h  – постоянная Планка,  c  – скорость света.



Луи де Бройль предположил, что для частиц справедливы те же самые соотношения, что и для фотона:  где  E  и 

Слайд 18Отсюда следует определение длины волны де Бройля через постоянную Планка

и импульс частицы:




В отличие от фотонов, которые всегда движутся с

одной и той же скоростью, равной скорости света, у частиц  импульс зависит от массы  m и от скорости движения    по формуле
Отсюда следует определение длины волны де Бройля через постоянную Планка и импульс частицы:В отличие от фотонов, которые

Слайд 19В 1926г. Э. Шредингер на основе идей Л. де Бройля

построил волновую механику.
Эрвин Шрёдингер

В 1926г. Э. Шредингер на основе идей Л. де Бройля построил волновую механику.Эрвин Шрёдингер

Слайд 20По его мнению, квантовые процессы — это волновые процессы, поэтому

классический образ материальной точки, занимающей определенное место в пространстве, адекватен

только макропроцессам и совершенно неверен для микромира.
По его мнению, квантовые процессы — это волновые процессы, поэтому классический образ материальной точки, занимающей определенное место

Слайд 21Уравнение Э. Шредингера описывает движение микрочастиц в силовых полях и

учитывает их волновые свойства.

Уравнение Э. Шредингера описывает движение микрочастиц в силовых полях и учитывает их волновые свойства.

Слайд 22На основе этих представлений в 1927г. был сформулирован принцип дополнительности,

по которому волновые и корпускулярные описания процессов в микромире не

исключают, а взаимно дополняют друг друга, и только в единстве дают полное описание.
На основе этих представлений в 1927г. был сформулирован принцип дополнительности, по которому волновые и корпускулярные описания процессов

Слайд 23В 1927г. немецкий физик В. Гейзенберг пришел к выводу о

невозможности одновременного, точного измерения координаты частицы и ее импульса, зависящего

от скорости, эти величины мы можем определить только с определенной степенью вероятности.
Принцип соотношения неопределенностей Гейзенберга:
В 1927г. немецкий физик В. Гейзенберг пришел к выводу о невозможности одновременного, точного измерения координаты частицы и

Слайд 24В дальнейшем квантовая теория стала базой для ядерной физики, а

в 1928г. П. Дирак заложил основы релятивистской квантовой механики.

В дальнейшем квантовая теория стала базой для ядерной физики, а в 1928г. П. Дирак заложил основы релятивистской

Слайд 25Микро- и нанотехнологии

Микро- и нанотехнологии

Слайд 26Нанотехнология — область прикладной науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов

и разработкой устройств размеров порядка нанометра (по системе единиц СИ,

10-9 метра).
Нанотехнология — область прикладной науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов и разработкой устройств размеров порядка нанометра (по

Слайд 27Материалы, структуры и устройства нанометрового (10-9 м) размера, а также

системы из них существуют в природе много лет. 

Материалы, структуры и устройства нанометрового (10-9 м) размера, а также системы из них существуют в природе много

Слайд 281959 г. Лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заявляет, что в

будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что

угодно. 1981 г. Создание Бинигом и Рорером сканирующего туннельного микроскопа - прибора, позволяющего осуществлять воздействие на вещество на атомарном уровне. 1982-85 гг. Достижение атомарного разрешения. 1986 г. Создание атомно-силового микроскопа, позволяющего, в отличие от туннельного микроскопа, осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими. 1990 г. Манипуляции единичными атомами. 1994 г. Начало применения нанотехнологических методов в промышленности.

Основные этапы в развитии нанотехнологии:

1959 г. Лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заявляет, что в будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет

Слайд 29Направления нанотехнологий:
1. изготовление электронных схем (в том числе и объемных)

с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;

2. разработка и изготовление наномашин;
3. манипуляция отдельными атомами и молекулами и сборка из них макрообъектов.

Направления нанотехнологий:1. изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами

Слайд 30 Создание молекулярных роботов-врачей, которые "жили" бы внутри

человеческого организма, устраняя или предотвращая все возникающие повреждения, включая генетические. Срок

реализации - первая половина XXI века.

Медицина.

Создание молекулярных роботов-врачей, которые

Слайд 31Эритроциты и бактерии - перевозчики нанокапсул с лекарствами

Эритроциты с приклеенными к ним нанокапсулами, способными прилипать только

к определённым типам клеток (больным), доставят эти капсулы клеткам-адресатам.

Способ доставки наночастиц с лекарствами или фрагментами ДНК (генами) для лечения клеток

Эритроциты и бактерии - перевозчики нанокапсул с лекарствами   Эритроциты с приклеенными к ним нанокапсулами, способными

Слайд 32Геронтология.
Достижение личного бессмертия людей за счет внедрения в организм

молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток, а также перестройки и улучшения

тканей человеческого организма. Оживление и излечение тех безнадежно больных людей, которые были заморожены в настоящее время методами крионики. Срок реализации: третья - четвертая четверти XXI века.
Геронтология. Достижение личного бессмертия людей за счет внедрения в организм молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток, а также

Слайд 33 Замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления

непосредственно из атомов и молекул. Срок реализации - начало XXI века


Нанотрубки делают полимерные материалы более прочными

Промышленность.

Замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления непосредственно из атомов и молекул. Срок реализации

Слайд 34Нановолоски делают поверхность чистой.
Слева - капля не смачивает поверхность, состоящую

из нановолосков, и поэтому не растекается по ней. Справа –

схематическое изображение поверхности, похожей на массажную щётку; тэта - краевой угол, величина которого говорит о смачиваемости поверхности: чем больше тэта, тем меньше смачиваемость.
Нановолоски делают поверхность чистой.Слева - капля не смачивает поверхность, состоящую из нановолосков, и поэтому не растекается по

Слайд 35Сельское хозяйство.
Замена природных производителей пищи (растений и

животных) аналогичными функционально комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те

же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем.

Такое "сельское хозяйство" не будет зависеть от погодных условий и не будет нуждаться в тяжелом физическом труде. А производительности его хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и навсегда.
Срок реализации – вторая - четвертая четверть XXI века.
Сельское хозяйство.   Замена природных производителей пищи (растений и животных) аналогичными функционально комплексами из молекулярных роботов.

Слайд 36 Биология
Станет возможным внедрение наноэлементов в живой организм на

уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными - от "восстановления" вымерших

видов до создания новых типов живых существ, биороботов. Срок реализации: середина XXI века.
Биология Станет возможным внедрение наноэлементов в живой организм на уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными

Слайд 37Нанотехнологии в криминалистике.
Отпечаток пальца на бумаге и тот

же после контрастирования с помощью золотых наночастиц, прилипших к жирным

следам бороздок, оставшимся на бумаге.
Нанотехнологии в криминалистике.  Отпечаток пальца на бумаге и тот же после контрастирования с помощью золотых наночастиц,

Слайд 38Экология
Полное устранение вредного влияния деятельности человека на окружающую

среду.
Во-первых, за счет насыщения экосферы молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы

деятельности человека в исходное сырье;
а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. Срок реализации: середина XXI века.
Экология  Полное устранение вредного влияния деятельности человека на окружающую среду. Во-первых, за счет насыщения экосферы молекулярными

Слайд 39Освоение космоса
По-видимому, освоению космоса "обычным" порядком будет предшествовать

освоение его нанороботами.
Огромная армия роботов-молекул будет выпущена

в околоземное космическое пространство и подготовит его для заселения человеком - сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из "подручных материалов" (метеоритов, комет) космические станции.
Это будет намного дешевле и безопаснее существующих ныне методов.
Освоение космоса  По-видимому, освоению космоса

Слайд 40Кибернетика
Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к

объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул. Рабочие

частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится быстродействующая долговременная память на белковых молекулах, емкость которой будет измеряться терабайтами. Станет возможным "переселение" человеческого интеллекта в компьютер. Срок реализации: первая - вторая четверть XXI века.
Кибернетика  Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться до

Слайд 41Гибкий дисплей из нанотрубок.
матрица гибкого дисплея на основе нанорубок;


гибкий дисплей с изображением Леонардо де Винчи.

Гибкий дисплей из нанотрубок.  матрица гибкого дисплея на основе нанорубок;  гибкий дисплей с изображением Леонардо

Слайд 42В США на конец июля 2007 г. по крайней мере

300 видов потребительских товаров, включая солнцезащитные кремы, зубные пасты и

шампуни, делаются с использованием нанотехнологий. FDA пока разрешает продавать их, не снабжая специальной наклейкой «Содержит наночастицы». В то же время многие исследователи утверждают, что проникая внутрь такие наночастицы могут вызывать воспалительные или иммунологические реакции. Поэтому в какой-то мере, вступая в эру нанотехнологий мы ставим себя на место подопытных морских свинок. (NewScientist.com, 26 July, 2007)

Безопасность нанотехнологий ?

В США на конец июля 2007 г. по крайней мере 300 видов потребительских товаров, включая солнцезащитные кремы,

Слайд 43Нанотехнологии уже давно вокруг нас

Нанотехнологии уже давно вокруг нас

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика